專利名稱：有可見圖象顯示的雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于閱讀靈巧卡(smart card)的便攜式設(shè)備。
靈巧卡正在世界各地大量普及。一般認(rèn)為靈巧卡是一種在尺寸上類似于普通信用卡的卡，它包含一個帶有某些電子器件的半導(dǎo)體芯片和一個用于存儲信息的存儲器。靈巧卡用來存儲個人信息，其范圍從醫(yī)療信息到財務(wù)數(shù)據(jù)。存于靈巧卡的大量信息或數(shù)據(jù)，甚至對擁有者來說，一般也是不可訪問的。有時，為了更新/編輯或獲得信息，可能需要訪問這種信息。在這種情況下，關(guān)于允許誰去訪問這種信息以及訪問這種信息的更新的安全性問題，就成為一件令人關(guān)心的事。一般說來，保密性與安全性正在日益成為當(dāng)今數(shù)字社會中的關(guān)鍵問題。人們希望他們的個人數(shù)據(jù)在他們需要它時容易得到，而不希望這種信息被任何無關(guān)人員得到。同時，那些負(fù)責(zé)保存這種數(shù)據(jù)的機(jī)構(gòu)，也不愿意放棄控制。隨著更多的國家轉(zhuǎn)向基于保健系統(tǒng)的一種靈巧卡，問題就變成是，準(zhǔn)許誰去訪問，更準(zhǔn)確地說，觀看和/或編輯這種數(shù)據(jù)。此外，目前有各式各樣的不同靈巧卡在使用，包括那些以各種不同的電壓操作的靈巧卡，可用電觸頭訪問的靈巧卡，無觸點靈巧卡，可光學(xué)閱讀靈巧卡，可磁學(xué)閱讀靈巧卡等。因此，希望提供一種裝置，借此使擁有者可以觀察卡上所存信息，以確定其中所含信息的狀態(tài)；而且同時提供一種裝置，用于保證該信息的安全，和/或編輯卡上所含信息，以防未經(jīng)準(zhǔn)許的人員去訪問特定的信息。
本發(fā)明之目的在于提供新穎先進(jìn)的設(shè)備，用于觀察靈巧卡上所存的信息。
本發(fā)明之又一目的在于提供用來觀察靈巧卡上所存信息的新穎先進(jìn)的設(shè)備，該設(shè)備包括一些安全功能部件。以防不正當(dāng)?shù)赜^看和/或編輯卡上所含有特定信息。
本發(fā)明之另一目的在于提供用來觀看靈巧卡上所存信息的新穎先進(jìn)的設(shè)備，該設(shè)備能夠標(biāo)準(zhǔn)化，以便實際上接收任何復(fù)式靈巧卡。
本發(fā)明之進(jìn)一步目的在于提供用來觀看靈巧卡上所存信息的新穎先進(jìn)的設(shè)備，該設(shè)備輕便，且容易操作。
用一種雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器至少可以部分地解決上述問題和其它問題，并且實現(xiàn)上述目的和其他目的。這種閱讀器包括一個便攜式殼體，其中含有一些雙聯(lián)靈巧卡槽，帶有一個觀察孔和一個位于機(jī)殼內(nèi)的虛像顯示器，以便在觀察孔觀察時提供一個圖像。虛象顯示器還包括一個數(shù)據(jù)輸入端，用于接收其上的圖象數(shù)據(jù)。在機(jī)殼內(nèi)裝有一個傳感結(jié)構(gòu)，把它設(shè)計成可接收一些雙聯(lián)靈巧卡，更準(zhǔn)確地說，一個其中存有數(shù)據(jù)的第一原卡和一個其中存有訪問數(shù)據(jù)的第二“匙”卡，或保密特許卡；第二卡按數(shù)據(jù)傳感并置(juxtaposition)方式置于第一卡附近，以便對第一卡上所含的信息進(jìn)行限制、訪問和/或編輯。傳感結(jié)構(gòu)包括一個其上有被傳感數(shù)據(jù)的輸出端。在機(jī)殼中裝有一些電子器件，它們連接于傳感結(jié)構(gòu)的輸出端，用于接收所傳感的數(shù)據(jù)；它們還連接于虛象顯示器的輸入端，用于根據(jù)傳感數(shù)據(jù)把圖像數(shù)據(jù)送到那里。
在權(quán)利要求書中陳述那些被認(rèn)為是本發(fā)明特征的新穎特色。然而，對本發(fā)明自身以及它的其他特色與優(yōu)點，最好在下面結(jié)合附圖閱讀時，參照詳細(xì)描述來了解。在附圖中，

圖1是根據(jù)本發(fā)明的便攜式雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器的一個立體圖；圖2是沿圖1中2-2線看的簡化斷面圖；圖3是圖1所示便攜式雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器的一部分的簡化示意圖；圖4是圖1所示便攜式雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器的一部分的簡化方塊圖；圖5是圖4所示設(shè)備的一部分的上平面圖；圖6、7和8是圖1所示便攜式雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器的一部分的上、前和側(cè)視圖；圖9是圖6所示設(shè)備的放大側(cè)視圖；圖10是圖1所示便攜式雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器的另一直觀顯示器的方塊圖；圖11是圖1所示便攜式雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器的方塊圖；圖12是圖1所示便攜式雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器操作的立體說明圖；和圖13是圖1所示便攜式雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器的方塊圖。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，圖1和圖2根據(jù)本發(fā)明說明一個便攜式雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器10的具體實施例。雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器10包括一個便攜式殼體11，把它按人機(jī)工程學(xué)設(shè)計成可以手持，即，把殼體11作得可方便地適合手持，容許方便地使用多個操作該設(shè)備的用戶接口控制器16。殼體11還包括一個第一槽12，用于在其中接收一個第一的，即主要的靈巧卡13；和一個第二槽14，用于接收一個第二的，即“鑰匙”的靈巧卡15，靈巧卡15用作保密特許卡，憑此卡可對第一靈巧卡13上所存信息進(jìn)行傳感、閱讀和/或編輯。槽12和14用于按照數(shù)據(jù)傳感并置方式把第一和第二靈巧卡13和15安放到，裝于殼體11中的一個傳感結(jié)構(gòu)17和一個傳感結(jié)構(gòu)18的附近。當(dāng)然很清楚，雖然槽12和14與傳感結(jié)構(gòu)17和18較好地適合于正確地定位和傳感第一和第二靈巧卡13和15上所含的數(shù)據(jù)，但也可利用其他的結(jié)構(gòu)，包括只把一個第一靈巧卡13或一個第二靈巧卡15或把兩個靈巧卡13和15，安放到可在外面訪問的一個傳感結(jié)構(gòu)附近。此外，應(yīng)該很清楚，傳感結(jié)構(gòu)17和18能夠作成一個單獨的傳感結(jié)構(gòu)，借此進(jìn)一步提供一個更緊湊的設(shè)計。
殼體11還具有一個裝于其中的可見圖象顯示器20，用于提供一個靈巧卡13和/或15上所存信息的可見圖象。電子器件按照與傳感結(jié)構(gòu)17和18進(jìn)行電通信的方式裝于殼體11中；在本具體實施例中，在一個含有互連電子器件19的電路板的相對側(cè)上直接安裝傳感結(jié)構(gòu)17和18，以便說明。還把含有互連電子器件19的電路板放在適當(dāng)?shù)奈恢?，使其上可以安裝互連電子器件19和設(shè)備21，并且電連接它們，設(shè)備21包括一個連接的兩維發(fā)光器件陣列，用于在可見圖象顯示器20中提供一個完整的圖像。一般說來，互連電子器件包括一個中央處理單元(CPU)和一個能夠同該CPU和可見圖像顯示器20一起工作的存儲器(RAM或ROM)。
在一個優(yōu)選實施例中，傳感結(jié)構(gòu)17被設(shè)計成物理地接合一些第一靈巧卡13上的外部電觸點，使第一靈巧卡13直接連接于互連電子器件19中的CPU。為了對那些第一靈巧卡13的持有者不能訪問的含于第一靈巧卡13上的特種信息進(jìn)行訪問和/或編輯，就需要傳感結(jié)構(gòu)18物理地接合于第二，即“鑰匙”靈巧卡15上的外部電觸點，以便第二靈巧卡15也直接連接于互連器件19中的CPU，從而使第二靈巧卡15的用戶和/或持有者可以觀察和/或編輯所選的信息。這項第二靈巧卡15接合的要求用作一種程序保安措施，以便只有在獲得第二靈巧卡15的持有者的特許時，才能啟用第一靈巧卡13上所含的特種信息，和/或編輯該卡上所含的信息。
在一種利用本發(fā)明的雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器10的情景中，一名是第一靈巧卡13的控制者的病人，把他的卡插入一個放在他的大夫辦公室的雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器10中。大夫通過插入第二靈巧卡15，即“鑰匙”卡，能夠訪問病人的醫(yī)療文件，更準(zhǔn)確地說，通常第一靈巧卡13的病人或持有者不可訪問的部分醫(yī)療文件。此外，大夫能夠編輯文件上所載的信息，借此使第一靈巧卡13上所載的信息可以由為如此作而特許的文件所更新。這種安全性可解決許多的后勤問題，這些問題涉及放在各種地點，例如醫(yī)院或大夫辦公室的各病人病史的硬烤貝記錄，還使大夫和/或保健機(jī)構(gòu)可以對一些特種信息保持控制，如果這些信息容許公眾范圍中人員訪問和/或編輯，則可能會被訛用。此外，例如當(dāng)其上載有醫(yī)療信息的第一靈巧卡13的持有者不能夠詳細(xì)敘述這類信息時，最經(jīng)常發(fā)生的是，當(dāng)處于失去知覺的狀態(tài)或已改變的狀態(tài)和緊急醫(yī)療時，“匙”卡或安全特許靈巧卡的持有者的急救人員能夠得以訪問醫(yī)療信息。
在另一種情景中，本發(fā)明的雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器10連同適當(dāng)?shù)能浖薷?，能夠用來在卡持有者之間，或更準(zhǔn)確地說，在第一靈巧卡13與第二靈巧卡15之間數(shù)字地交換貨幣值。此外，可特許第二或“鑰匙”靈巧卡15的持有者在第一靈巧卡13與第二靈巧卡15之間借入和/或貸出貨幣值。
應(yīng)該不用說，雖然本發(fā)明的雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器10的優(yōu)選實施例利用兩個靈巧卡13和15，但預(yù)計可能存在需要兩個以上的靈巧卡，以便訪問信息和/或多方兌換的特殊情況，因此可裝入一些附加的槽和需要時的傳感結(jié)構(gòu)。此外，這項公布的意圖是涉及任何包括那些能夠閱讀第一靈巧卡和至少一個附加靈巧卡的靈巧卡閱讀器。
對CPU進(jìn)行編程，使它接口于存儲器和靈巧卡13與15上的電路系統(tǒng)，和提供第一靈巧卡13上存儲的信息；并且它借助第二靈巧卡15以圖象數(shù)據(jù)的形式訪問可見圖象顯示器20。然后，可見顯示器20生成來自第一靈巧卡13的傳感數(shù)據(jù)的一個圖象(或一些圖象)。不用說，傳感結(jié)構(gòu)17和18除了物理接合的電觸點之外，還可包括光學(xué)傳感器、磁學(xué)傳感器、和/或電子學(xué)傳感器；也可能不用這種電觸點。也不用說，在某些特定的情況下，可能希望或甚至必需同靈巧卡13和15上的電子器件進(jìn)行一定數(shù)量的通信(即刻討論進(jìn)一步的安全問題)；并且在這些情況下，傳感結(jié)構(gòu)17和18被設(shè)計成把信息從CPU傳送到靈巧卡13和15，以及把信息從靈巧卡13和15傳送到CPU。
專門參看圖3，它用簡化示意圖說明可見圖象顯示器20的一個實例?？梢婏@示器20包括儀器21，用于在一個表面22上提供一個圖象。把用透鏡23表示的一個光學(xué)系統(tǒng)按照對儀器21的表面22留出間隔的關(guān)系來定位，并使它產(chǎn)生一個可由人眼在離開由透鏡23確定的窗口25的一定距離處看到的虛象。
在圖4中較詳細(xì)地示出儀器21，它包括例如半導(dǎo)體器件，例如一個由數(shù)據(jù)處理電路27驅(qū)動的發(fā)光器件(LED)陣列26。數(shù)據(jù)處理電路27包括例如邏輯和開關(guān)電路陣列，用于控制LED陣列26中每個LED。數(shù)據(jù)處理電路27包括一個微處理器或類似電路，用于處理軟件指令的輸入信號28，以便在一個象LED陣列26之類的器件上產(chǎn)生一個期望的圖象；還包括邏輯和開關(guān)陣列，也可取代邏輯開關(guān)陣列。不用說，數(shù)據(jù)處理電路27和LED陣列26，雖然為說明起見分開說明，但在某些應(yīng)用中能夠在同一半導(dǎo)體芯片上制成。
在這個特定的實施例中，LED陣列26包括發(fā)光二極管，因為它們可實現(xiàn)很小的尺寸和因為結(jié)構(gòu)與操作均簡單，故利用它們。當(dāng)然不用說，也可利用其他的圖象生成器件，包括但不限于激光器件(例如垂直空腔表面發(fā)射激光器)，液晶器件(LCD)，有機(jī)發(fā)光二極管等。專門參看圖5，示出一個LED陣列26的平面圖，其中LED是按照行與列的規(guī)則圖形，在一個單獨的基片29上，本實施例是在一個半導(dǎo)體芯片上形成的。分開部分基片29，以簡化制圖，但應(yīng)該不用說，在同一基片上還能夠安裝許多其他的電路，尤其是驅(qū)動電路。通過用熟知的方式按照行與列來尋址特定的LED，把LED激勵，以產(chǎn)生一個圖象或一些圖象。在輸入端28接收數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)用數(shù)據(jù)處理電路27轉(zhuǎn)換成一些能夠激勵所選LED的信號，以生成預(yù)定的圖象。
本專業(yè)技術(shù)人員很清楚，LED陣列26和基片29在圖中是顯著放大的?；?9的實際尺寸按邊長計只有幾個毫米量級；光發(fā)射區(qū)或陣列一般為2至50毫米范圍，最好是5至10毫米范圍，每個LED按邊長計不到20微米，最好是小達(dá)每邊1微米的量級。應(yīng)該不用說，因為還有焊點等要加上按邊長計的幾個毫米區(qū)，故實際發(fā)光器件陣列要小得多。一般說來，較大尺寸的基片或芯片的確意味著，較多的發(fā)光器件用于陣列，以提供較大的清晰度，較好的彩色等。由于半導(dǎo)體技術(shù)可減小芯片的尺寸，故需要較大的放大率和較小的透鏡系統(tǒng)。在加大放大率的同時，減少透鏡尺寸，會導(dǎo)致大大地限制視場，顯著減小人眼的的松馳，并減小透鏡系統(tǒng)的工作距離‘d’。
用透鏡23示意地表示的透鏡系統(tǒng)按照離開儀器21的表面的間隔關(guān)系安裝，以便從表面22接收圖象，按照預(yù)定的數(shù)量放大它，并且建立一個在其中觀看虛象的窗口。在本實施例中，透鏡23把圖象放大15倍(15X)，使來自LED陣列26的圖象從它的原始角大小放大15倍。一般說來，需要至少10倍的放大率才足以把實際圖象放大到人眼覺察的程度。當(dāng)然不用說，如果需要，可以調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)的焦距和附加的放大率或者為簡單起見，可把透鏡系統(tǒng)固定于殼體11中。
圖6、7和8分別示出一個小型虛象顯示器30的上平面圖、前視圖和側(cè)立視圖；和一個優(yōu)選實施例中，顯示器30用作雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器10中的直觀圖象顯示器20。小型虛象顯示器30裝有一個單體折疊光學(xué)放大器32。圖6、7和8示出一個接近實際尺寸的小型虛象顯示器30，以便對由窗口實現(xiàn)的尺寸減小程度提供某種指示。小型虛象顯示器30包括一個圖象生成儀器35，它帶有一個發(fā)光器件陣列，這種器件的例子有有機(jī)或無機(jī)發(fā)光二極管，場致發(fā)光器件，垂直空腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)，液晶器件(LCD)等。在這個具體實施例中，圖象生成儀器35包括一個發(fā)光器件陣列，更準(zhǔn)確地說，一個包含144行和240列成240行和144列的發(fā)光器件陣列。每個發(fā)光器件都按邊長接近20微米制作，在相鄰器件之間的中心到中心的間距不超過20微米。每個發(fā)光器件都用接近1.8伏的電壓接通，并且當(dāng)它接通時都利用接近50μA的電流。圖象生成儀器35產(chǎn)生一個小于約15fL的亮度。
圖象生成儀器35裝在一個玻璃基片36的下表面上，還有一個驅(qū)動器板38凸起焊接于基片36。在1995年7月11日公布、題為“集成電光組件”、轉(zhuǎn)讓給同一受讓人的美國專利No.5,432,358中，公布了關(guān)于驅(qū)動板和把基片焊接到驅(qū)動板上的附加信息，在此提及這種信息供參考。
單折疊光學(xué)放大器32也裝在基片36上，并且包括多個光學(xué)元件，它們確定一個從圖象生成儀器35到觀察窗39的光路，以上情況最好參看圖7。多個光學(xué)元件被設(shè)計成按照大于10倍的放大率，在一個第一個光學(xué)元件的光入口，角度地放大由圖象生成儀器35生成的圖象。由于光路的長度和圖象生成儀器35(象源)的尺寸，光學(xué)水平視場范圍是從10倍放大率時的接近11度到20倍放大率時的22度；在本實施例情況下，水平視場接近16度，放大率為15倍。
專門參看圖9，為闡明起見，示出一個放大4倍的圖6所示的部分小型虛象顯示器30的側(cè)視圖。從此圖可知，多個光學(xué)元件包括一個第一光學(xué)元件40；它具有一個場平坦光入口42，一個用作光出口43且以某一角度引向場平坦光入口42的球形表面，和一個光學(xué)地定位于場平坦光入口42與光出口43之間以使把光從場平坦光入口42引向光出口43的反射表面45。在這個特定的實施例中，第一光學(xué)元件40是按照棱鏡制作的，并且由光學(xué)質(zhì)量的塑料模壓成型。一般說來，很清楚，光學(xué)質(zhì)量的塑料是一種具有高折射率的材料，其值介于約1.5與1.6之間。反射表面45可以是一個簡單地模壓入第一光學(xué)元件40內(nèi)的單獨鍍銀反射鏡；或者反射表面45可以在制成第一光學(xué)元件40以后再鍍銀；或者反射表面45可以是不鍍銀的，而以總的內(nèi)部反射方式來應(yīng)用。
在本實施例中，場平坦光入口42采用一種非球面場平坦凹表面的形式，把它直接模壓入第一光學(xué)元件內(nèi)，并且作為它的整體部分而制成。然而很清楚，場平坦光入口42可以按照一個單獨的透鏡來制作，然后按照與第一光學(xué)元件40的下表面的光學(xué)對準(zhǔn)來定位。當(dāng)然，獨立的部件會導(dǎo)致一些附加的部件和組裝步驟，從而增加最終結(jié)構(gòu)的成本和尺寸。
相對于場平坦光入口42和光出口43，安排反射表面45，使通過第一光學(xué)元件40的光以約80°至100°的角度彎折或彎曲。更準(zhǔn)確地說，在所述的實施例中，以接近95°的角度反射光。例如，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，95°的角度可在單折疊光學(xué)放大器32的出口，避免在圖象的下部出現(xiàn)光暈。
小型虛象顯示器30的設(shè)計的重量要部分是采用一種帶有一個凸引出面的固態(tài)單折疊棱鏡，同采用空氣中簡單轉(zhuǎn)動反射鏡相比，在同樣的空間體積中，可以增加角放大率(減小有效焦距)。
多個光學(xué)元件還包括一個光學(xué)透鏡47；它具有一個放在第一光學(xué)元件40的光出口43附近的光入口48，和一個光出口49。在所述的特定實施例中，光學(xué)透鏡47是一個雙非球面光學(xué)透鏡，它具有一個確定光入口48的非球面表面，和一個確定光出口49的非球面表面。光學(xué)透鏡47是用任何一種方便的裝置，包括一個外殼體(如圖6-8中示意地說明)、一個安裝架或任何其他方便的結(jié)構(gòu)，相對于第一光學(xué)元件40固定地安裝的、非球面表面，包括光學(xué)透鏡47的光出口49和光入口48與第一光學(xué)元件40的光出口43和場平坦光入口42，都被設(shè)計成當(dāng)光從場平坦光入口42行進(jìn)到光學(xué)透鏡47的光出口49時，減小和/或消除波前中任何象差(aberration)。
多個光學(xué)元件，包括第一光學(xué)元件40和光學(xué)透鏡47，確定一個從第一光學(xué)元件40的場平坦光入口42到光學(xué)透鏡47的光出口49的光路。為了制作一個用于靈巧卡閱讀器的單折疊光學(xué)放大器，光路的總平均光學(xué)長度應(yīng)該在約15至35毫米的范圍內(nèi)。在本實施例中，從場平坦光入口42到確定光學(xué)透鏡47的光出口49的非球面表面的光路是接近20毫米。
此外，多個光學(xué)元件，包括第一光學(xué)元件40和光學(xué)透鏡47，被設(shè)計成包括至少一個放在光路中的衍射光學(xué)元件，以便提供附加、主色的(在本實施例中)、象差較正。在所述的實施例中，把一個衍射光學(xué)元件50裝到這個確定光學(xué)透鏡47的光入口48的非球面表面上。當(dāng)然不用說，在小型虛象顯示器30中的多個元件的任何其他表面上，均可包含衍射光學(xué)元件，以取代衍射光學(xué)元件50或包括它。如果在一個大體上垂直于光路的表面中包含一個衍射光學(xué)元件，則與那些在其中光以某一角度入射該表面的元件相反，該衍射光學(xué)元件頗容易制作，因為它具有轉(zhuǎn)動對稱性，而那些光以某一角度入射其上的表面具有非轉(zhuǎn)動對稱性。因為非球面表面和衍射光學(xué)元件50都使光學(xué)透鏡47變得比較復(fù)雜，故認(rèn)為最好用注入模壓法進(jìn)行光學(xué)透鏡47的制作。
在這個特定的實施例中，雖然第一光學(xué)元件40和光學(xué)透鏡47能夠設(shè)計得形成一個完整的放大器，但還可包括一個低放大率的光學(xué)透51，用作放大器可能擴(kuò)充的一個實例。低放大率光學(xué)透鏡51包括一個確定光入口52的球面表面，和一個確定光出口53的球面表面。在低放大率光學(xué)透鏡51的入口表面，形成一個衍射光學(xué)元件54，以提供附加的象差校正。低放大率光學(xué)透鏡51裝在光學(xué)透鏡47的附近，并且形成一個確定一個窗口的出口光學(xué)元件；通過這個窗口，可以觀察角放大的圖象。增加一個低放大率光學(xué)透鏡51，可能稍為增加小型虛象顯示器30的尺寸和復(fù)雜程度，但提供某種角度放大和象差校正，從而減小各種其他元件的復(fù)雜程度；在許多應(yīng)用中，這能夠降低小型虛象顯示器30的總成本。由于它的放大率低，故低放大率光學(xué)透鏡51也可用作外殼窗口，即觀察窗口。在其中只利用第一光學(xué)元件40和光學(xué)透鏡47的應(yīng)用中，用一個玻璃窗或塑料窗確定觀察窗口也許是方便的；該窗也許就是一個濾光片。
在許多應(yīng)用中，可能希望包含用于聚焦最終圖象的儀器。為此，用一個能由指旋螺絲、螺線起子等轉(zhuǎn)動的螺絲調(diào)節(jié)器56，把第一光學(xué)元件40(如果需要，還有其他元件47和51)裝到基片36上，以便在垂直地移向和離開基片36與圖象生成儀器35的方向上移動元件40、47、和51的固定組件。只改變在場平坦光入口42與圖象生成儀器35上所生成圖象之間的距離，即可完成聚焦。
圖10是一個直接視網(wǎng)膜掃描顯示器的方塊圖，它也可用作圖2所示可見圖象顯示器20。激光器60可以是任何一種熟知的激光器，包括固態(tài)激光器，例如垂直空腔表面發(fā)射激光器(VSCEL)，二極管激光器，二極管抽運激光器等；它向一個調(diào)制器62提供一個相平光束。調(diào)制器62把視頻信息施加到相干光束中，方法一般是，例如在提供激光器60的功率電平變化時，調(diào)制相干光束的強(qiáng)度。根據(jù)應(yīng)用情況，調(diào)制可以是象接通和斷開激光器60一樣簡單的，它在本質(zhì)上是轉(zhuǎn)換成一個數(shù)字系統(tǒng)。聲光調(diào)制器是大多數(shù)應(yīng)用中優(yōu)選調(diào)制器之一，但其他的技術(shù)，例如電光和機(jī)械技術(shù)是完全可行的。
把來自調(diào)制器62的調(diào)制光束引向一個偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)63。透鏡系統(tǒng)64用于把來自偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)63的光束聚焦到人眼。選擇透鏡系統(tǒng)64的焦距，使掃描系統(tǒng)的焦點在眼瞳內(nèi)，并使相干光束的焦點在視網(wǎng)膜上。
電子器件65提供調(diào)制器62和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)63的計時和控制。電子器件65包括一個基本振蕩器，或計時器，它提供一些計時信號，使掃描和調(diào)制可以按特有的時間發(fā)生。此外，電子器件65還提供一些視頻信號，使調(diào)制器62以所需的時間把光束調(diào)制到正確的強(qiáng)度。此外，電子器件65提供一些水平和垂直(正交)偏轉(zhuǎn)信號，使偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)63周期地掃描光柵中的光束。根據(jù)應(yīng)用和期望圖象分辨率，水平偏轉(zhuǎn)頻率可以是15至30KHz的量級，垂直偏轉(zhuǎn)頻率不低于60Hz，和調(diào)制頻率可以是12MHz量級。
偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)63之目的在于掃描人眼網(wǎng)膜上的調(diào)制光束，或“寫”網(wǎng)膜上的圖象。存在許多可能的用于偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)63和透鏡系統(tǒng)64的配置方法，取決于顯示器的應(yīng)用和希望怎樣形成人眼中圖象。在一份正在共同進(jìn)行申請的美國專利中可得到關(guān)于這種顯示器的附加信息，該專利題為“直接網(wǎng)膜掃描顯示器”，序號為08/292,193，1994年8月18日提出申請，轉(zhuǎn)讓給同一受讓人；它是1992年3月24日提出、序號為07/857,193的、題為“直接網(wǎng)膜掃描顯示器”的、美國專利申請的文件包的繼續(xù)。雖然直接網(wǎng)膜掃描顯示器在技術(shù)上不產(chǎn)生虛象，但由于它們是類似的，故在確定虛象顯示儀器中列入直接網(wǎng)膜掃描顯示器，以便理解本公布。
本發(fā)明的雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器10的操作是通過把第一靈巧卡13插入槽12和把第二或“鑰匙”靈巧卡15插入槽14中來完成的。該操作類似于通常在金融機(jī)構(gòu)訪問安全存款箱所作的操作。一般說來，金融機(jī)構(gòu)需要插入兩個獨立而不同的鑰匙，才能打開一個安全存款箱。如果不同時插入兩個鑰匙，就不能實現(xiàn)對安全存款箱的訪問。一般安全存款箱的用戶持有一把鑰匙，而第二把鑰匙或“控制”鑰匙由金融機(jī)構(gòu)持有。如上所述，存在一些時間，在這些時間里，希望能夠限制訪問和/或編輯靈巧卡上所含的信息；因此，與安全存款箱類似，因此需要一種第二特許或一個第二“控制”靈巧卡的持有者。
現(xiàn)在參看圖11，在方塊圖中說明本發(fā)明的雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器10的安全序列。雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器10是用好幾種模式操作的。在用第一種模式的操作期間，第一靈巧卡13的持有者把第一靈巧卡13插入本發(fā)明的雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器10的槽14中。輸入一個安全標(biāo)識符70，使雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器10可以訪問/閱讀第一靈巧卡13上所含的信息。安全標(biāo)識符70具有某種形式的獨立特識別特征，例如個人標(biāo)識號(PIN)；是一個與靈巧卡的內(nèi)部電路相匹配的內(nèi)部電路；或是一個生物統(tǒng)計學(xué)標(biāo)識符，例如指紋或眼掃描，這是只能由卡擁有者輸入的。作為一種輸入安全標(biāo)識符70的方法，提供某種用戶接口，其提供方式例如是通過用戶接口控制器16(如前所述)，或者是用通過一個生物統(tǒng)計學(xué)輸入器件(未示出)；例如通過制作一種雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器10的顯示元件，該元件具有高分辨率的接觸敏感面板，該板不但能顯示數(shù)據(jù)，而且能起到生物統(tǒng)計學(xué)輸入器件的作用。當(dāng)用此第一種模式操作時，一旦安全標(biāo)識符70匹配于靈巧卡微片上所含信息，用戶就能夠觀察，但不能編輯，第一靈巧卡13上所含的某種信息71。
在第一靈巧卡13上含有較高級別的機(jī)密信息的情況下，例如在上面參照醫(yī)療歷史描述的情況下，能夠采用第二種操作模式。在這種模式的操作期間，把第二或“鑰匙”靈巧卡15插入雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器10的槽14中，并把第一靈巧卡13插入插入槽12中，如上所述。此外，由第一靈巧卡13的持有者輸入安全標(biāo)識符70，并由第二靈巧卡15的持有者輸入一個安全標(biāo)識符72，它在形式上類似于參照安全標(biāo)識符70的上述情況。在安全標(biāo)識符70和72都匹配于靈巧卡13和15上的編程信息之后，用戶就能夠觀察第一靈巧卡13上所含的某種信息，并且依照這些卡的程序，編輯其上所含的信息73。
參照圖12，它說明雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器10的立體圖；其中裝有小型虛像顯示器30(如圖6-8所示)，只示出觀察窗39。圖12還說明第一靈巧卡13上所存儲信息的一個典型視圖74，或虛象，這是一位操作者窺視雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器10的觀察窗39時看到的，視圖74(虛象)呈現(xiàn)于雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器10之后。視圖74能夠呈現(xiàn)得象8.5×11紙張那樣大，能包括例如一個完整的財務(wù)報表，信用卡交易與余額，醫(yī)療記錄，數(shù)字貨幣兌換軟件等。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖13，它說明雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器10的簡化方塊圖，在這個雙聯(lián)靈巧卡閱讀器10的特定實施例中，用一個隨機(jī)存取存儲器(RAM)76和一個只讀存儲器(ROM)77說明一個中央處理單元(CPU)75。在這個優(yōu)選實施例中，用一個可以MOTOROLA公司買到的MC68HC05SC21作CPU75。當(dāng)然不用說，RAM76和ROM77可以裝在CPU75之內(nèi)，和/或能夠為附加的或?qū)I(yè)化的特征而提供一些外部存儲器。提供一個電源管理電路80，以適應(yīng)不同靈巧卡在不同電源和/或不同電壓上的要求(例如1至12伏范圍內(nèi)的電壓)。
一個能夠同一個或多個靈巧卡接口的卡接口82，用于把一個或多個靈巧卡耦合到CPU75上，并且如上所述，它可以包括任何的或全部的電觸點，這些觸點用于直接的物理連接，光學(xué)閱讀器，磁學(xué)傳感器，電子學(xué)傳感器(例如用于無接點卡的紅外傳感器，RF傳感器等)。在這個實施例中，卡接口82包括傳感結(jié)構(gòu)17和18(圖2)。
提供一個用戶接口85，使用戶可以同CPU75通信，并且最終與卡通信。用戶接口85，和用戶接口控制件16(在這個實施例中)包括用于操作可見圖象顯示器20的各種按鈕與控制件(在這個實施例)。一般說來，用戶接口85包括至少一個OFF/ON控制件和裝置，例如一個用于往下拉菜單、推進(jìn)/反轉(zhuǎn)圖像等的光標(biāo)，以控制可見圖象顯示器20正在產(chǎn)生的視圖。一個安全電路86是與用戶接口85有關(guān)的，它一般只容許根據(jù)只有靈巧卡擁有者才知道的某種機(jī)密識別信息，進(jìn)行雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器10的操作；如前所述，這類信息的實例有一個PIN號，生物統(tǒng)計學(xué)輸入，某種匹配于靈巧卡內(nèi)部電路的內(nèi)部電路等。為此，用戶接口85可以包括一個或多個必須由用戶正確地操作，以觸發(fā)雙聯(lián)卡靈巧卡閱讀器10的按鈕。
可見顯示器90包括一個耦合于驅(qū)動電路92的發(fā)光器件陣列，和一個用于對CPU75提供的圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和/或正確定位的RAM93。一般說來，可見顯示器90可以是上述的任何一種顯示器，但最好是小型虛象顯示器30(圖6-9)。如上所述，可見顯示90可以包括一個LCD陣列，例如在美國專利No.5,486,946中描述的陣列；該專利題為“用于反射空間光調(diào)制器的集成電光組件”，1996年1月23日授權(quán)，且轉(zhuǎn)讓給同一受讓人。此外，用于在發(fā)光器件陣列上生成一個圖象的某些典型的電子器件，描述于美國專利No.5,432,358中；該專利題為“集成的電光組件”，1995年7月11日授權(quán)，且轉(zhuǎn)讓給同一受讓人。
這樣，公布一種用于觀察靈巧卡上所存信息的新穎先進(jìn)儀器。新穎先進(jìn)儀器可以標(biāo)準(zhǔn)化，以便實際上接收任何復(fù)雜類型的靈巧卡，并且包含一種需要第二或“鑰匙”靈巧卡輸入的安全特征，以便防止那些未授權(quán)的人對靈巧卡上所含的特定信息進(jìn)行訪問、不正當(dāng)?shù)挠^察、和/或編輯。此外，用于觀察靈巧卡上所存信息的新穎先進(jìn)儀器是便攜式的，并且容易操作，從而主靈巧卡擁有者或更可能地，第二的“鑰匙”靈巧卡擁有者，如果他們愿意，可以容易地隨身攜帶這個儀器，或者在家里或辦公室擁有這種儀器，以即時獲悉存于靈巧卡上的信息。
雖然我們已說明和描述本發(fā)明的一些特定實施例，但本專業(yè)的技術(shù)人員會進(jìn)一步作出一些修正和改進(jìn)。因此，我們希望人們了解，本發(fā)明不限于所說明的特殊形式，并且我們打算在所附權(quán)利要求書中復(fù)蓋全部不脫離本發(fā)明精神與范圍的修正。
權(quán)利要求
1.一種靈巧卡閱讀器，其特征在于一個包括觀察窗口的便攜式殼體；一個可見圖象顯示器，裝于便攜式殼體中，且定位成提供一個圖象，以便在觀察窗口觀察，可見圖象顯示器包括一個數(shù)據(jù)輸入端，用于接收其上的圖象數(shù)據(jù)；傳感結(jié)構(gòu)，裝于便攜式殼體中，且構(gòu)制成使一個其上存有數(shù)據(jù)的第一靈巧卡以數(shù)據(jù)傳感并置方式在鄰接該結(jié)構(gòu)處定位，還使至少一個其上存有訪問數(shù)據(jù)的附加靈巧卡以數(shù)據(jù)傳感并置方式在鄰接該結(jié)構(gòu)處定位，傳感結(jié)構(gòu)包括一個其上有傳感數(shù)據(jù)的輸出端；電子器件，裝于便攜式殼體中，并且連接于傳感結(jié)構(gòu)的輸出端，用于接收來自第一靈巧卡的傳感數(shù)據(jù)和來自至少一個附加靈巧卡的傳感訪問數(shù)據(jù)，還連接于可見圖象顯示器的數(shù)據(jù)輸入端，用于根據(jù)傳感數(shù)據(jù)和傳感訪問數(shù)據(jù)，向那里提供圖象數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈巧卡閱讀器，其特征還在于便攜式殼體是按照人機(jī)工程學(xué)設(shè)計成手持式的，且傳感結(jié)構(gòu)包括至少兩個槽，用于在其中接收第一靈巧卡和至少一個附加的靈巧卡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈巧卡閱讀器，其特征還在于傳感結(jié)構(gòu)包括一些觸點，它們被配置成電接合第一靈巧卡和至少一個附加的靈巧卡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈巧卡閱讀器，其特征還在于傳感結(jié)構(gòu)包括兩個獨立的傳感結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈巧卡閱讀器，其特征還在于傳感結(jié)構(gòu)包括一個磁傳感器，用于傳感在第一靈巧卡和至少一個附加靈巧卡上磁性地存儲的信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈巧卡閱讀器，其特征還在于傳感結(jié)構(gòu)包括一個光學(xué)傳感器，用于傳感在第一靈巧卡和至少一個附加靈巧卡上光學(xué)地存儲的信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靈巧卡閱讀器，其特征在于可見圖象顯示器是一個虛象顯示器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的靈巧卡閱讀器，其特征還在于虛象顯示器包括一個光發(fā)射器件的二維陣列，它被連接提供一個完整的圖象，該二維陣列耦合于虛象顯示器的數(shù)據(jù)輸入端，用于接收圖象數(shù)據(jù)，并且據(jù)此而生成完整的圖象。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的靈巧卡閱讀器，其特征還在于發(fā)光器件的二維陣列包括一個有機(jī)發(fā)光二極管的二維陣列。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的靈巧卡閱讀器，其特征還在于發(fā)光器件的二維陣列包括一個液晶器件的二維陣列。
全文摘要
一種靈巧卡閱讀器包括一個便攜式殼體,它帶有一個觀察窗口和一個配置成在該窗口提供圖象的虛象顯示器。殼體中一個傳感器被構(gòu)制成:使其上存有數(shù)據(jù)的第一靈巧卡和其上存有訪問數(shù)據(jù)的第二靈巧卡以數(shù)據(jù)傳感并置方式定位。第二靈巧卡用作安全功能部件,且用于訪問和/或編輯第一靈巧卡上所含有某種信息。一些電子器件裝于殼體中,且連接于傳感器,用于接收傳感數(shù)據(jù)和傳感訪問數(shù)據(jù),還連接于虛象顯示器,用于向那里提供圖象數(shù)據(jù)。
文檔編號G06K7/00GK1174362SQ97113920
公開日1998年2月25日 申請日期1997年6月23日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月24日
發(fā)明者卡倫·E·加奇莫威茨, 斯科特·R·諾威斯, 丹尼斯·巴里 申請人:摩托羅拉公司